KR20020064632A - 반도체 레이저 장치의 제조방법 및 반도체 레이저 장치 - Google Patents

반도체 레이저 장치의 제조방법 및 반도체 레이저 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은, 발광점 상호의 간격을 좁게 하여도 칩 분리시에 칩이 흠지거나 크랙이 발생하기도 하여 수율을 저하시키는 일이 없고, 방열이 나빠지는 것도 없고, 복수의 레이저 빔의 상대 각도 차이가 생기는 것을 억제할 수 있는 반도체 레이저 장치의 제조방법 및 반도체 레이저 장치를 제공한다. 이러한 본 발명은 복수개의 반도체 레이저 바를 소정의 중첩 방법으로 상하로 포개고, 복수개의 반도체 레이저 바의 각 벽개 단면을 소정의 평면에 맞추어 각 반도체 레이저를 서로 본딩할 수 있다. 소정의 중첩 방법은, 스트라이프측을 아래로 하여 y축 방향으로 상하로 포개는 방법 또는 스트라이프측이 접착면이 되도록 y축 방향으로 상하로 포개는 방법 등을 사용할 수 있다. 더욱, 방열을 좋게 하기 위해서 반도체 레이저 바와 반도체 레이저 바와의 사이에 서브마운트재를 삽입한 구조를 사용할 수 있다. 반도체 레이저 바를 서로 z축 방향으로 어긋나게 하여 실장할 수도 있다.

Description

반도체 레이저 장치의 제조방법 및 반도체 레이저 장치{METHOD OF MANUFACTURING LASER DIODE DEVICE AND LASER DIODE DEVICE}
본 발명은 반도체 레이저 장치의 제조방법 및 반도체 레이저 장치에 관한 것으로, 특히 광 디스크 시스템 또는 광통신에서의 하이브리드형 멀티-빔 반도체 레이저 장치의 제조방법 및 그 반도체 레이저 장치에 관한 것이다.
종래, 파장이 780nm대와 650nm대의 2파장 반도체 레이저 장치는, 100∼150nm 정도의 빔 간격으로 횡 및 배치하여 조립하였다. 도 11은, 종래의 2파장 반도체 레이저 장치에 관해서, J-Down(접합-다운; Junction-side-down) 조립일 경우의 구조의 일례를 나타낸다.
도 11에서, 부호 1은 블록(block)재, 2는 서브마운트(submount)재이며 열전도율이 크고 반도체 레이저 장치에 열적 스트레스가 걸리지 않도록 반도체 레이저 장치와 선팽창율이 되도록 이면 같은 재료가 사용된다. 부호 3은 반도체 레이저 장치1, 4는 반도체 레이저 장치2, 5a, 5b, 5c는 반도체 레이저 장치1(3) 또는 반도체 레이저 장치2(4)를 배선하기 위한 와이어, 6은 반도체 레이저 장치1(3) 또는 반도체 레이저 장치2(4)로부터 출사되는 레이저 광 모드를 안정화시키기 위한 폭 좁은 구조를 갖는 스트라이프(stripe), 7은 반도체 레이저 장치1(3) 또는 반도체 레이저 장치2(4)의 기판, 8은 반도체 레이저 장치1(3) 또는 반도체 레이저 장치2(4)로부터 출사되는 레이저 광의 발광점이다.
도 11에 도시된 것처럼, J-Down(접합-다운) 조립일 경우, 반도체 레이저 장치1(3) 또는 반도체 레이저 장치2(4)의 기판(7)측이 도 1상에서 상측이 된다. 한편, 스트라이프(6)측이 도 1상에서 하측이 되어 서브마운트재(2)상에 접착(본딩)된다. 따라서, 발광점(8)의 위치에 표시되도록 레이저 광은 반도체 레이저 장치1(3) 또는 반도체 레이저 장치2(4)의 하측으로부터 출사된다. 기판(7)측의 2개의 소자의 와이어(5a)는 모두 기판(7)측에 본딩된다. 반도체 레이저 장치1(3) 또는 반도체 레이저 장치2(4)의 스트라이프(6)측 전극으로부터 인출된 서브마운트재(2)상의 패터닝·금속화부에 와이어 본딩된 와이어(5b, 5c)는, 각각 패키지의 별도의 핀에 접속되고, 개별 구동할 수 있도록 되어 있다. 반도체 레이저 장치1(3)과 반도체 레이저 장치2(4)의 간격 L1, 즉 칩과 칩의 간격 L1은 최저에서도 20∼30㎛ 필요하였다.
도 12는, 종래의 2파장 반도체 레이저 장치에 관해서, J-Up(접합-업; Junction-side-up) 조립인 경우의 구조의 일례를 나타낸다. 도 12에서 도 11과 같은 부호를 부여한 부분은 같은 요소를 가리키기 때문에 설명은 생략한다. 도 12에 도시된 것처럼, 반도체 레이저 장치1(3)과 반도체 레이저 장치2(4)의 간격, 즉 칩과 칩의 간격 L1은 최저에서도 20∼30㎛의 간격이 필요하였다. 반도체 레이저 장치1(3) 또는 반도체 레이저 장치2(4)의 스트라이프(6)측이 도 2상에서 상측이 된다. 한편, 기판(7)측이 도 2상에서 하측이 되어 서브마운트재(2)상에 접착(본딩)된다. 따라서, 발광점(8)의 위치에 도시된 것처럼 레이저 광은 반도체 레이저 장치1(3) 또는 반도체 레이저 장치2(4)의 상측으로부터 출사된다. 스트라이프(6)측의 2개의 와이어(5a)는 각각 패키지의 별도의 핀에 접속되어, 개별 구동할 수 있도록 되어 있고, 기판(7)측은 공통의 극성을 갖고 있다. 도 2의 경우도, 반도체 레이저 장치1(3)과 반도체 레이저 장치2(4)의 간격 L1, 즉 칩과 칩의 간격 L1은 최저에서도 20∼30㎛ 필요하였다.
상술한 것처럼, 종래의 조립방법에서는, 반도체 레이저 장치(칩)와 반도체 레이저 장치(칩)의 간격은 최저에서도 20∼30㎛ 필요하기 때문에, 발광점(8) 상호의 간격 L2를 좁게 하려고 하면 할수록 발광점(8)의 위치를 칩 분리단 가까이에 두지 않을 수가 없었다. 이 결과, 칩 분리시에 칩이 흠지거나 크랙(crack)이 발생하기도 하고 수율을 저하시키는 요인이 되었다. 방열이 나빠지기 때문에, 발광점(8) 상호의 간격 L2를 좁게 하는 것이 곤란하다고 하는 문제가 있었다. 또한, 1칩씩 본딩하기 때문에, 2개의 레이저 빔의 상대 각도 차이가 생기기 쉽다고 하는 문제가 있었다.
그래서, 본 발명의 목적은, 상기 문제를 해결하기 위해서 이루어진 것으로, 발광점 상호의 간격을 좁게 하더라도 칩 분리시에 칩이 흠지거나 크랙이 발생하기도 하여 수율을 저하시키는 일이 없고, 방열이 나빠지는 경우도 없는 반도체 레이저 장치의 제조방법 및 반도체 레이저 장치를 제공하는 데에 있다.
또한, 본 발명의 목적은, 2개의 레이저 빔의 상대 각도 차이가 생기는 것을 억제할 수 있는 반도체 레이저 장치의 제조방법 및 반도체 레이저 장치를 제공하는 데에 있다.
도 1은 본 발명의 실시예 1에 따른 반도체 레이저 장치 구조의 일례를 도시한 도면,
도 2는 본 발명의 실시예 1에 따른 칩 분리 후의 구조를 예시한 도면,
도 3은 본 발명의 실시예 2에 따른 반도체 레이저 장치 구조의 일례를 도시한 도면,
도 4는 본 발명의 실시예 2에 따른 칩 분리 후의 구조를 예시한 도면,
도 5는 본 발명의 실시예 3에 따른 반도체 레이저 장치 구조의 일례를 도시한 도면,
도 6은 본 발명의 실시예 3에 따른 칩 분리 후의 구조를 예시한 도면,
도 7은 본 발명의 실시예 4에 따른 반도체 레이저 장치 구조의 일례를 도시한 도면,
도 8은 본 발명의 실시예 4에 따른 칩 분리 후의 구조를 예시한 도면,
도 9는 본 발명의 실시예 5에 따른 반도체 레이저 장치 구조의 일례를 도시한 도면,
도 10은 본 발명의 실시예 5에 따른 반도체 레이저 장치 구조의 일례를 도시한 도면,
도 11은 종래의 2파장 반도체 레이저 장치에 관해서, J-Down(접합-다운) 조립일 경우의 구조의 일례를 도시한 도면,
도 12는 종래의 2파장 반도체 레이저 장치에 관해서, J-Up(접합-업) 조립일 경우의 구조의 일례를 도시한 도면.
*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*
1 : 블록재2, 29 : 서브마운트재
3 : 반도체 레이저 장치14 : 반도체 레이저 장치2
5, 5a, 5b, 5c : 와이어6 : 스트라이프
7 : 기판8 : 발광점
21, 22 : 반도체 레이저 바23, 23a, 23b : 벽개 단면
25, 25a, 25b : 스트라이프26 : 칩 분리위치
27, 27a : 전극28 : 빔 간격
30a, 30b : 기판 두께31 : 서브마운트재(29)의 두께
32 : 전극-스트라이프 사이의 두께
35 : 정렬 마크
본 발명의 반도체 레이저 장치의 제조방법은, 복수개의 반도체 레이저바(laser bar)를 소정의 중첩 방법으로 상하로 포개는 중첩 공정과, 상하로 포개여진 복수개의 반도체 레이저 바의 각 벽개 단면을 소정의 평면에 맞추는 공정과, 벽개 단면이 소정의 평면에 맞추어진 각 반도체 레이저 바를 서로 본딩하는 공정을 구비한 것을 특징으로 하는 것이다.
여기서, 본 발명의 반도체 레이저 장치의 제조방법에 있어서, 상기 중첩 공정에서의 소정의 중첩 방법은, 각 반도체 레이저 바의 스트라이프가 형성된 측의 면을 상측 또는 하측의 한쪽에 맞추어 포갤 수 있다.
여기서, 본 발명의 반도체 레이저 장치의 제조방법에 있어서, 상기 중첩 공정에 따른 소정의 중첩 방법은, 각 반도체 레이저 바의 스트라이프가 형성된 측의 면을 마주 보게 하여 포갤 수 있다.
여기서, 본 발명의 반도체 레이저 장치의 제조방법에 있어서, 상기 중첩 공정은, 각 반도체 레이저 바의 사이에 소정의 방열재를 삽입한 후에, 복수개의 반도체 레이저 바를 소정의 중첩 방법으로 상하로 포갤 수 있다.
본 발명의 반도체 레이저 장치의 제조방법은, 복수개의 반도체 레이저 바를 소정의 중첩 방법으로 상하로 포개는 중첩 공정과, 상하에 포개여진 복수개의 반도체 레이저 바의 각 벽개 단면을 소정의 위치로 어긋나게 하는 어긋나기 공정과, 벽개 단면이 소정의 위치로 어긋난 각 반도체 레이저 바를 서로 본딩하는 공정을 구비한 것을 특징으로 하는 것이다.
여기서, 본 발명의 반도체 레이저 장치의 제조방법에 있어서, 상기 중첩 공정에서의 소정의 중첩 방법은, 각 반도체 레이저 바의 스트라이프가 형성된 측의면을 상측 또는 하측의 한쪽에 맞추어 포갤 수 있다.
여기서, 본 발명의 반도체 레이저 장치의 제조방법에 있어서, 상기 중첩 공정에서의 소정의 중첩 방법은, 각 반도체 레이저 바의 스트라이프가 형성된 측의 면을 마주 보게 하여 포갤 수 있다.
여기서, 본 발명의 반도체 레이저 장치의 제조방법에 있어서, 상기 어긋나기 공정에서의 소정의 위치는, 상기 중첩 공정에서 포개여진 측의 반도체 레이저 바의 전극패턴에 미리 패터닝된 정렬 마크에 의해 나타낼 수 있다.
여기서, 본 발명의 반도체 레이저 장치의 제조방법에 있어서, 상기 중첩 공정은, 각 반도체 레이저 바의 사이에 소정의 방열재를 삽입한 후에, 복수개의 반도체 레이저 바를 소정의 중첩 방법으로 상하로 포갤 수 있다.
여기서, 본 발명의 반도체 레이저 장치의 제조방법에 있어서, 상기 어긋나기 공정에 있어서의 소정의 위치는, 상기 중첩 공정에서의 소정의 방열재에 미리 설치된 정렬(alignment) 마크에 의해 나타낼 수 있다.
본 발명의 반도체 레이저 장치는, 소정의 중첩 구조에서 상하로 포개어지고, 각 벽개 단면이 소정의 평면에 맞추어진 된 복수개의 반도체 레이저 바가, 서로 본딩된 구조를 갖는 것을 특징으로 하는 것이다.
여기서, 본 발명의 반도체 레이저 장치에 있어서, 상기 소정의 중첩 구조는, 각 반도체 레이저 바의 스트라이프가 형성된 측의 면을 상측 또는 하측의 한쪽에 맞추어 포개여진 구조로 할 수 있다.
여기서, 여기의 발명의 반도체 레이저 장치에 있어서, 상기 소정의 중첩 구조는, 각 반도체 레이저 바의 스트라이프가 형성된 측의 면을 마주 보게 하여 포개여진 구조로 할 수 있다.
여기서, 본 발명의 반도체 레이저 장치에 있어서, 각 반도체 레이저 바의 사이에 소정의 방열재를 삽입할 수 있다.
본 발명의 반도체 레이저 장치는, 소정의 중첩 구조에서 상하로 포개어지고, 각 벽개 단면이 소정의 위치로 어긋난 복수개의 반도체 레이저 바가, 서로 본딩된 구조를 갖는 것을 특징으로 하는 것이다.
여기서, 본 발명의 반도체 레이저 장치에 있어서, 상기 소정의 중첩 구조는, 각 반도체 레이저 바의 스트라이프가 형성된 측의 면을 상측 또는 하측의 한쪽 에 맞추어 포개여진 구조로 할 수 있다.
여기서, 본 발명의 반도체 레이저 장치에 있어서, 상기 소정의 중첩 구조는, 각 반도체 레이저 바의 스트라이프가 형성된 측의 면을 마주 보게 하여 포개여진 구조로 할 수 있다.
여기서, 본 발명의 반도체 레이저 장치에 있어서, 각 벽개 단면을 어긋나게 한 소정의 위치는, 상기 중첩 구조에 있어서의 포개여진 측의 반도체 레이저 바의 전극패턴에 미리 패터닝된 정렬 마크에 의해 나타낼 수 있다.
여기서, 본 발명의 반도체 레이저 장치에 있어서, 각 반도체 레이저 바의 사이에 소정의 방열재를 삽입할 수 있다.
여기서, 본 발명의 반도체 레이저 장치에 있어서, 각 벽개 단면을 어긋나게 한 소정의 위치는, 상기 소정의 방열재에 미리 설치된 정렬 마크에 의해 나타낼 수있다.
[실시예]
이하, 각 실시예에 관해서 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
(실시예 1)
도 1은 본 발명의 실시예 1에 따른 반도체 레이저 장치 구조의 일례를 나타낸다. 도 1에서, 부호 21, 22는 반도체 레이저 바, 23은 반도체 레이저 바(21) 또는 반도체 레이저 바(22)의 벽개 단면(cleaved surface)이다.
여기서, 반도체 레이저 바란, 복수개의 반도체 레이저 칩을 개별적으로 잘라 내어 운반하지 않은 채로 인접하여 단면벽개를 행한, 바 상태의 반도체 레이저 장치란 의미이다. 부호 25, 25a 및 25b는 스트라이프, 8은 발광점, 복수개 표시되는 26은 각각 반도체 레이저 칩의 칩 분리위치, 27은 전극, 28은 반도체 레이저 바(21)와 반도체 레이저 바(22)로부터 사출되는 레이저 광의 빔 간격이다. 도 1상에서, 반도체 레이저 바(22)가 포개어 쌓여져 있는 방향을 y축 방향으로 잡고, 벽개 단면을 xy 평면으로 잡고, 레이저 광의 광축을 z축으로 잡고 있다.
도 1에 도시된 것처럼, 먼저 중첩 공정에서, 반도체 레이저 바(21)와 반도체 레이저 바(22)를 소정의 중첩 방법으로 y축 방향으로 상하로 포갠다. 다음에, 결정의 벽개 단면(23)을 기준으로 하여 벽면에 맞게 하여, 광축인 z축과 평행한 xy면이 평탄해지도록 소정의 평면에 각도를 조정하여 맞춘다. 최후에, 땜납재료(도시되지 않음)로 본딩하는 공정을 행한다. 벽개 단면(23)은 반도체 레이저 바(21)의 스트라이프(25a) 또는 반도체 레이저 바(22)의 스트라이프(25b)에 대하여 연직인 면(xy면)이다. x축 방향의 길이가 수 cm 정도의 반도체 레이저 바 21 또는 반도체 레이저 바 22의 벽개 단면(23) 전체를 벽면에 맞게 하기 때문에, 2개의 반도체 레이저 바 21 또는 반도체 레이저 바 22의 스트라이프 25a 또는 스트라이프 25b는 상대 각도 차이가 작아진다. x축 방향의 위치 정렬은, 전극(패턴)(27)으로 정렬할 수 있다. 빔 간격(28)은, 웨이퍼(기판)의 두께 또는 스트라이프 25a 등의 전극(27)으로부터의 두께로 결정되어 수 10∼100㎛정도가 된다. 반도체 레이저 바(22)의 전극(27)에 땜납재료를 증착해 둠으로써, 본딩시에 온도가 승강하는 것만으로 접착할 수 있다.
도 2는, 본 발명의 실시예 1에 따른 칩 분리 후의 구조를 예시한다. 도 2에 있어서, 도 1과 같은 부호를 부여한 부분은 같은 요소를 가리키기 때문에 설명은 생략한다. 도 2에 있어서, 부호 2는 서브마운트재, 5는 와이어, 27a는 전극이다. 도 1에 도시된 것처럼 본딩 된 후, 도 2에 도시된 것처럼, 절삭 톱(cutting saw)으로 칩 분리하여, 1칩일 때와 마찬가지로 서브마운트재(2)상에 본딩하여, 각 전극(27, 27a) 상에 와이어(5)로 와이어 본딩을 행한다. 이때의 공통전극은, 2개의 반도체 레이저 장치 사이의 접착된 전극(27a)이다. 와이어(5)는, 각각 패키지의 따로따로의 핀(lead)에 접속되고, 개별 구동할 수 있도록 되어 있다. 필요에 따라서 절연성 서브마운트상에 와이어 본딩용 패드를 패터닝하고, 한번 거기에 와이어를 치고 나서 패키지에 접속하여도 된다.
이상으로부터, 실시예 1에 의하면, 상술한 반도체 레이저 장치의 제조방법을사용하여 조립함으로써, 발광점(8) 상호의 간격(28)이 좁은 경우라도 발광점(8)을 칩 분리단에 가까이 할 필요가 없어지기 때문에, 칩 분리시에 칩이 흠지거나 크랙이 발생하거나 방열이 나빠지는 문제를 생기지 않게 할 수 있다. 또한, x축 방향의 길이가 수 cm 정도의 반도체 레이저 바의 전체의 벽개 단면에서 각도를 조정하기 때문에, 2개의 레이저 빔의 상대각도 차이를 억제할 수 있다.
(실시예 2)
도 3은, 본 발명의 실시예 2에 따른 반도체 레이저 장치 구조의 일례를 나타낸다. 도 3에서 도 1과 같은 부호를 부여한 부분은, 같은 요소를 가리키기 때문에 설명은 생략한다. 도 3에 있어서, 부호 30a, 30b는 각각 기판의 두께이다.
도 3에 도시된 것처럼, 먼저 중첩 공정에서, 반도체 레이저 바 21과 반도체 레이저 바 22를 2개와도 스트라이프 25a, 25b측을 도 3상의 아래로 하여 y축 방향으로 상하로 포갠다. 다음에, 결정의 벽개 단면(23)을 기준으로 하여서 벽면에 맞게 하여, 광축인 z축과 평행한 xy면이 평탄해지도록 소정의 평면에 각도를 조정하여 맞춘다. 최후로, 땜납재료(도시되지 않음)로 본딩하는 공정을 행한다. 실시예 1과 마찬가지로, 벽개 단면(23)은 반도체 레이저 바 21의 스트라이프 25a 또는 반도체 레이저 바 22의 스트라이프 25b에 대하여 연직인 면(xy면)이다. x축 방향의 길이가 수 cm 정도의 반도체 레이저 바 21 또는 반도체 레이저 바 22의 벽개 단면(23)전체를 벽면에 맞게 하기 때문에, 2개의 반도체 레이저 바 21 또는 반도체 레이저 바 22의 스트라이프 25a 또는 스트라이프 25b는 상대각도 차이가 작아진다.x축 방향의 위치 정렬은 전극(패턴)(27)으로 정렬할 수 있다. 2개의 레이저 광의 빔 간격(28)은, 반도체 레이저 장치의 기판 두께 30a 또는 30b(100㎛ 전후)로 결정되고, 정밀도는 10㎛ 정도이다. 반도체 레이저 바(22)의 전극(27)에 땜납재료를 증착해 둠으로써, 본딩시에 온도가 승강하는 것만으로 접착할 수 있다.
도 4는, 본 발명의 실시예 2에 따른 칩 분리 후의 구조를 예시한다. 도 4에 있어서, 도 2와 같은 부호를 부여한 부분은, 같은 요소를 가리키기 때문에 설명은 생략한다. 도 3에 도시된 것처럼, 본딩된 후, 도 4에 도시된 것처럼, 절삭 톱으로 칩 분리하여, 1칩일 때와 마찬가지로 서브마운트재(2)상에 본딩한다. 이때, 2개를 와이어 본딩하는 것을 고려하여, 공진기 길이가 짧은 레이저 광이 위가 되도록 한다. 다음으로, 각 전극(27, 27a) 상에 와이어(5)로 와이어 본딩을 한다. 이때의 공통전극은, 2개의 반도체 레이저 장치 사이의 접착된 전극(27a)이다. 와이어(5)는, 각각 패키지의 따로따로의 핀에 접속되어, 개별 구동할 수 있도록 되어 있다. 2개의 레이저에 관해서 두께(30a) 등의 기판측과 스트라이프(25b) 등 측과의 극성의 관계가 동일한 경우, 이 2개의 레이저는 직렬로 접속된다. 한편, 두께(30a) 등의 기판측과 스트라이프(25b)측의 극성의 관계가 반대일 경우, 이 2개의 레이저는 병렬로 접속된다. 필요에 따라서 절연성 서브마운트상에 와이어 본딩용 패드를 패터닝하고, 한번 거기에 와이어를 치고 나서 패키지에 접속하여도 된다.
이상으로부터, 실시예 2에 의하면, 상술한 반도체 레이저 장치의 제조방법을 사용하여 조립함으로써, 발광점(8) 상호의 간격(28)이 좁은 경우라도 발광점(8)을 칩 분리단에 가까이 할 필요가 없어지기 때문에, 칩 분리시에 칩이 흠지거나 크랙이 발생하거나 방열이 나빠진다고 하는 문제를 생기지 않게 할 수 있다. 또한, x축 방향의 길이가 수 cm 정도의 반도체 레이저 바 전체의 벽개 단면으로 각도를 조정하기 때문에, 2개의 레이저 빔의 상대각도 차이를 억제할 수 있다.
(실시예 3)
도 5는 본 발명의 실시예 3에 따른 반도체 레이저 장치 구조의 일례를 나타낸다. 도 5에서 도 1과 같은 부호를 부여한 부분은, 같은 요소를 가리키기 때문에 설명은 생략한다.
도 5에 도시된 것처럼, 먼저, 중첩 공정에서, 반도체 레이저 바 21과 반도체 레이저 바 22를 각각 스트라이프(25a, 25b)측이 접착면이 되도록 y축 방향으로 상하로 포갠다. 다음으로, 결정의 벽개 단면(23)을 기준으로 하여 벽면에 맞게 하고, 광축인 z축과 평행한 xy면이 평탄해지도록 소정의 평면에 각도를 조정하여 맞춘다. 최후로, 땜납재료(도시되지 않음)로 본딩하는 공정을 한다. 실시예 1과 마찬가지로, 벽개 단면(23)은 반도체 레이저 바 21의 스트라이프 25a 또는 반도체 레이저 바 22의 스트라이프 25b에 대하여 연직인 면(xy면)이다. x축 방향의 길이가 수 cm 정도의 반도체 레이저 바 21 또는 반도체 레이저 바 22의 벽개 단면(23) 전체를 벽면에 맞게 하기 때문에, 2개의 반도체 레이저 바 21 또는 반도체 레이저 바 22의 스트라이프 25a 또는 스트라이프 25b는 상대각도 차이가 작아진다. x축 방향의 위치 정렬은, 전극(패턴)(27)으로 정렬할 수 있다. 이 2개의 레이저 광의 빔 간격은 반도체 레이저 장치의 스트라이프 25 등의 두께로 결정되어, 10∼20㎛정도가 된다.실시예 2의 경우는, 빔 간격(28)은 웨이퍼 두께에 의존하고, 그 웨이퍼 두께는 연마 정밀도에 의해서 결정된다. 그러나, 본 실시예 3의 스트라이프 25 등의 두께는 연마에 비교하여 정밀도 좋게 1㎛ 이하 정도이다. 반도체 레이저 바 22의 전극(27)에 땜납재료를 증착해 둠으로써, 본딩시에 온도가 승강하는 것만으로 접착할 수 있다.
도 6은, 본 발명의 실시예 3에 따른 칩 분리 후의 구조를 예시한다. 도 6에 있어서 도 2와 같은 부호를 부여한 부분은 같은 요소를 가리키기 때문에 설명은 생략한다. 도 5에 도시된 것처럼 본딩된 후, 도 6에 도시된 것처럼, 절삭 톱으로 칩 분리하여, 1칩일 때와 마찬가지로 서브마운트재(2)상에 본딩한다. 이때, 2개를 와이어 본딩하는 것을 고려하여, 공진기 길이가 짧은 레이저 광이 위가 되도록 한다. 다음으로, 각 전극(27, 27a) 상에 와이어(5)로 와이어 본딩을 한다. 이때의 공통전극은, 2개의 반도체 레이저 장치 사이의 접착된 전극(27a)이다. 와이어(5)는, 각각 패키지의 따로따로의 핀에 접속되어, 개별 구동할 수 있도록 되어 있다. 2개의 레이저에 관해서 기판측과 결정성장측의 극성의 관계가 동일할 경우, 이 2개의 레이저는 병렬로 접속된다. 한편, 기판측과 결정성장측의 극성의 관계가 반대일 경우, 이 2개의 레이저는 직렬로 접속된다. 필요에 따라서, 절연성 서브마운트상에 와이어 본딩용 패드를 패터닝하여, 한번 거기에 와이어를 치고 나서 패키지에 접속하여도 된다.
이상으로부터, 실시예 3에 의하면, 상술한 반도체 레이저 장치의 제조방법을 사용하여 조립함으로써, 발광점(8) 상호의 간격(28)이 좁은 경우라도 발광점(8)을칩 분리단에 가까이 할 필요가 없어지기 때문에, 칩 분리시에 칩이 흠지거나 크랙이 발생하거나 방열이 나빠진다고 하는 문제를 생기지 않게 할 수 있다. 또한, x축 방향의 길이가 수 cm 정도의 반도체 레이저 바의 전체의 벽개 단면으로 각도를 조정하기 때문에, 2개의 레이저 빔의 상대각도 차이를 억제할 수 있다.
(실시예 4)
상술한 실시예 1 내지 3에 추가하여, 방열을 좋게 하기 위해서 반도체 레이저 바 21과 반도체 레이저 바 22 사이에 서브마운트재를 삽입한 구조를 사용한다.
도 7은, 본 발명의 실시예 4에 따른 반도체 레이저 장치 구조의 일례를 나타낸다. 도 7에서, 도 1과 같은 부호를 부여한 부분은 같은 요소를 가리키기 때문에 설명은 생략한다. 도 7에 있어서, 부호 29는 서브마운트재, 31은 서브마운트재(29)의 두께, 32는 전극(27)과 스트라이프(25b) 등 사이의 두께이다.
도 7에 도시된 것처럼, 우선 중첩 공정에서, 반도체 레이저 바 21, 서브마운트재(29), 반도체 레이저 바 22의 순으로 각각 스트라이프(25a, 25b)측이 서브마운트재(29)에 접착되도록 y축 방향으로 상하로 포갠다. 다음으로, 결정의 벽개 단면(23)을 기준으로 하여 벽면에 맞게 하고, 광축인 z축과 평행한 xy면이 평탄해지도록 소정의 평면에 각도를 조정하여 맞춘다. 최후로, 땜납재료(도시되지 않음)로 본딩하는 공정을 행한다. 실시예 1과 마찬가지로, 벽개 단면(23)은 반도체 레이저 바 21의 스트라이프 25a 또는 반도체 레이저 바(22)의 스트라이프 25b에 대하여 연직인 면(xy면)이다. x축 방향의 길이가 수 cm 정도의 반도체 레이저 바 21 또는반도체 레이저 바 22의 벽개 단면(23) 전체를 벽면에 맞게 하기 때문에, 2개의 반도체 레이저 바 21 또는 반도체 레이저 바 22의 스트라이프 25a 또는 스트라이프 25b는 상대각도 차이가 작아진다. x축 방향의 위치 정렬은, 전극(패턴)(27)으로 정렬할 수 있다. 이 2개의 레이저 광의 빔 간격(28)은 반도체 레이저 장치의 전극과 스트라이프와의 사이의 두께(예컨대, 전극(27)과 스트라이프(25b) 사이의 두께(32))와 중앙의 서브마운트재(29)의 두께(31)로 결정된다. 이 때문에, 서브마운트재(29)의 두께(31)를 조절함에 의해, 빔 간격(28)을 자유롭게 조절할 수 있다고 하는 장점이 있다. 정밀도는, 전극(27)과 스트라이프(25b) 등의 사이의 두께(32)와 서브마운트재(29)의 두께(31)의 정밀도로 결정되어 수 ㎛ 정도이다. 중앙의 서브마운트재(29)의 표면에 땜납재료를 증착해 둠으로써, 본딩시에 온도가 승강하는 것만으로 접착할 수 있다.
도 8은 본 발명의 실시예 4에 따른 칩 분리 후의 구조를 예시한다. 도 8에 있어서 도 2와 같은 부호를 부여한 부분은, 같은 요소를 가리키기 때문에 설명은 생략한다. 도 8에 있어서, 부호 29는 서브마운트재이다. 도 7에 도시된 것처럼 본딩된 후, 도 8에 도시된 것처럼, 절삭 톱으로 칩 분리하여, 1칩일 때와 마찬가지로 서브마운트재(2)상에 본딩한다. 다음으로, 각 전극(27, 27a) 상과 중앙의 서브마운트(29)상에 와이어(5)로 와이어 본딩을 한다. 이때, 스트라이프(25)측을 공통전극으로 하고 싶은 경우는, 도전성 서브마운트를 사용하든지, 또는 절연성 서브마운트의 주위에 금속화해 두면 중앙의 서브마운트(29)에 적어도 일 부분의 와이어 본딩을 하는 것만으로 좋다. 공통 전극으로 하지 않은 경우는, 절연성 서브마운트의 상하에 와이어 본딩을 해야 한다. 와이어(5)는, 각각 패키지의 따로따로의 핀에 접속되어, 개별 구동할 수 있도록 되어 있다. 필요하면, 절연성 서브마운트상에 와이어본딩용 패드를 패터닝하여 한번 거기에 와이어를 치고 나서 패키지에 접속하여도 된다. 필요에 따라서 절연성 서브마운트상에 와이어 본딩용 패드를 패터닝하여, 한번 거기에 와이어를 치고 나서 패키지에 접속하여도 된다.
이상으로부터, 실시예 4에 의하면, 상술한 반도체 레이저 장치의 제조방법을 사용하여 조립함으로써, 발광점(8) 상호의 간격(28)이 좁은 경우라도 발광점(8)을 칩 분리단에 가까이 할 필요가 없어지기 때문에, 칩 분리시에 칩이 흠지거나 크랙이 발생하거나 방열이 나빠진다고 하는 문제를 생기지 않게 할 수 있다. 또한, x축방향의 길이가 수 cm 정도의 반도체 레이저 바의 전체의 벽개 단면으로 각도를 조정하기 때문에, 2개의 레이저빔의 상대각도 차이를 억제할 수 있다. 레이저 광의 빔 간격(28)은, 중앙의 서브마운트재(29)의 두께(31)로 결정되고, 서브마운트재(29)의 두께(31)를 조절함으로써 빔 간격(28)을 자유롭게 조절할 수 있다고 하는 장점이 있다.
(실시예 5)
상술한 실시예 1 내지 4에 있어서, 파장이 다른 2개의 반도체 레이저 장치에서는, 동일한 렌즈로 집광하는 경우에 빔의 초점 거리가 다르다. 본 실시예 5는, 이것을 보정하여, 반도체 레이저 바를 서로 z축 방향으로 어긋나게 하여 실장한 방법에 관해서 설명한다.
도 9는, 본 발명의 실시예 5에 따른 반도체 레이저 장치 구조의 일례를 나타낸다. 도 9에서, 도 1과 같은 부호를 부여한 부분은, 같은 요소를 가리키기 때문에 설명은 생략한다. 도 9에 있어서, 부호 35는 정렬 마크이다.
실시예 1을 예로 하여 설명하면, 우선 중첩 공정에서, 반도체 레이저 바 21과 반도체 레이저 바 22를 소정의 중첩 방법으로 y축 방향으로 상하로 포갠다. 다음으로, 벽개 단면 23b가 z축 방향에서 전방이 되는 반도체 레이저 바 21에 관해서는, 벽개 단면 23a를 z축 방향에서 어긋나게 하여 포갠 위치에 전극 패턴(27)에 정렬 마크(35)를 패터닝해 둔다. 그 정렬 마크(35)의 위치에 다른 쪽의 반도체 레이저 바 22의 벽개 단면(23a)의 위치를 정렬하여서 접착한다.
또는, 반도체 레이저 바 21과 반도체 레이저 바 22를 y축 방향에서 상하로 포개고, 벽개 단면(23b)이 전방이 되는 반도체 레이저 바 21의 벽개단을 기준으로서 카메라 등으로 모니터함으로써도 정렬할 수 있다. x축 방향의 길이가 수 cm 정도인 반도체 레이저 바(21, 22)의 양단에서 벽개 단면(23a)을 정렬함으로써 상대 오차를 작게 할 수 있고, 빔의 상대각도 차이도 작게 할 수 있다. x축 방향의 위치 정렬은 전극패턴(27)으로 정렬할 수 있다. 반도체 레이저 장치의 전극(27) 도금에 땜납재료를 증착해 둠으로써, 본딩시에 온도가 승강하는 것만으로 접착할 수 있다.
도 9에 도시된 것처럼, 본딩된 후, 절삭 톱으로 칩 분리하고, 1칩일 때와 같이 서브마운트재 위에 본딩하고, 각 전극상에 와이어 본딩을 한다. 와이어는, 각각패키지의 따로따로의 핀에 접속되어, 개별구동할 수 있도록 되어 있다. 필요에 따라서, 절연성 서브마운트상에 와이어 본딩용 패드를 패터닝하여, 한번 거기에 와이어를 치고 나서 패키지에 접속하여도 된다.
상술한 방법은 실시예 1을 예로 하여 설명하였지만, 해당 방법은 실시예 2와 3에 있어서도 마찬가지로 적용할 수 있다.
상술한 방법을 실시예 4에서도 적용할 수 있다. 도 10은, 본 발명의 실시예 5에 따른 반도체 레이저 장치 구조의 일례를 나타낸다. 도 10에서 도 7과 동일 부호를 부여한 부분은 같은 요소를 가리키기 때문에 설명은 생략한다. 도 10에 있어서, 부호 35는 정렬 마크이다. 상술한 방법을 실시예 4에 대하여 적용하는 경우는, 도 10에 도시된 것처럼, 서브마운트재(29)에 정렬 마크(35)를 넣어 두고, 그 정렬 마크(35)의 위치에 다른 쪽의 반도체 레이저 바 22의 벽개 단면(23a)의 위치를 정렬하여 접착한다.
이상으로부터, 실시예 5에 의하면, 상술한 반도체 레이저 장치의 제조방법을 사용하여 조립함으로써, 발광점(8) 상호의 간격(28)이 좁은 경우라도 발광점(8)을 칩 분리단에 가까이 할 필요가 없어지기 때문에, 칩 분리시에 칩이 흠지거나 크랙이 발생하거나 방열이 나빠진다고 하는 문제를 생기지 않게 할 수 있다. 또한, x 축 방향의 길이가 수 cm 정도인 반도체 레이저 바의 양단으로 각도를 조정하기 때문에, 2개의 레이저 빔의 상대각도 차이를 억제할 수 있고, 초점 거리를 보정할 수 있다. 레이저 광의 빔 간격(28)은, 중앙의 서브마운트재(29)의 두께(31)로 결정되고, 서브마운트재(29)의 두께(31)를 조절함으로써 빔 간격(28)을 자유롭게 조절할 수 있다고 하는 장점이 있다.
상술한 실시예에서는, 반도체 레이저 바 21을 하측, 반도체 레이저 바 22를 상측으로 하여 조립된 구조를 나타내었지만, 반도체 레이저 바 21과 22는 상하 어느 쪽이라도 된다. 상술한 실시예에서는, 반도체 레이저 바가 2개일 경우, 즉 2 빔반도체 레이저 장치의 경우에 관해서 설명하였다. 그러나, 이것은 어디까지나도 설명을 위한 것으로, 반도체 레이저 바가 3개 이상 있는 경우, 즉 복수 빔의 멀티 빔반도체 레이저 장치의 경우라도 본 발명을 적용할 수 있는 것은 말할 필요도 없다.
이상 설명한 것처럼, 본 발명의 반도체 레이저 장치의 제조방법 및 반도체 레이저 장치에 의하면, 복수개의 반도체 레이저 바를 소정의 중첩 방법으로 상하로 포개고, 복수개의 반도체 레이저 바의 각 벽개 단면을 소정의 평면에 맞추어 각 반도체 레이저 바를 서로 본딩할 수 있다. 소정의 중첩 방법은, 스트라이프측을 아래로 하여 y축 방향으로 상하로 포개는 방법 또는 스트라이프측이 접착면이 되도록 y축 방향으로 상하로 포개는 방법 등을 사용할 수 있다. 또한, 방열을 좋게 하기 위해서 반도체 레이저 바와 반도체 레이저 바의 사이에 서브마운트재를 삽입한 구조를 사용할 수 있다. 이상으로부터, 발광점 상호의 간격을 좁게 하여도 칩 분리시에 칩이 흠지거나 크랙이 발생하기도 하여 수율을 저하시키는 일이 없고, 방열이 나빠지는 경우도 없고, 복수의 레이저 빔의 상대각도 차이가 생기는 것을 억제할 수 있는 반도체 레이저 장치의 제조방법 및 반도체 레이저 장치를 제공할 수 있다.
본 발명의 반도체 레이저 장치의 제조방법 및 반도체 레이저 장치에 의하면,반도체 레이저 바를 서로 z축 방향으로 어긋나게 하여 실장하여도, 발광점 상호의 간격을 좁게 하여도 칩 분리시에 칩이 흠지거나 크랙이 발생하기도 하여 수율을 저하시키는 일이 없고, 방열이 나빠지는 경우도 없고, 복수의 레이저 빔의 상대각도 차이가 생기는 것을 억제할 수 있는 반도체 레이저 장치의 제조방법 및 반도체 레이저 장치를 제공할 수 있다.

Claims (3)

  1. 반도체 레이저 장치의 제조방법에 있어서,
    복수개의 반도체 레이저 바를 소정의 중첩 방법으로 상하로 포개는 중첩 공정과,
    상하로 포개여진 복수개의 반도체 레이저 바의 각 벽개 단면을 소정의 평면에 맞추는 공정과,
    벽개 단면이 소정의 평면에 맞추어진 각 반도체 레이저 바를 서로 본딩하는 공정을 구비한 것을 특징으로 하는 반도체 레이저 장치의 제조방법.
  2. 반도체 레이저 장치의 제조방법에 있어서,
    복수개의 반도체 레이저 바를 소정의 중첩 방법으로 상하로 포개는 중첩 공정과,
    상하로 포개여진 복수개의 반도체 레이저 바의 각 벽개 단면을 소정의 위치로 어긋나게 하는 어긋나기 공정과,
    벽개 단면이 소정의 위치로 어긋난 각 반도체 레이저 바를 서로 본딩하는 공정을 구비한 것을 특징으로 하는 반도체 레이저 장치의 제조방법.
  3. 소정의 중첩 구조로 상하로 포개어지고, 각 벽개 단면이 소정의 평면에 맞추어진 복수개의 반도체 레이저 바가, 서로 본딩된 구조를 갖는 것을 특징으로 하는 반도체 레이저 장치.
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